JPH0659014A - Gpsの衛星の組み合わせ方法 - Google Patents

Gpsの衛星の組み合わせ方法

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JPH0659014A
JPH0659014A JP21117892A JP21117892A JPH0659014A JP H0659014 A JPH0659014 A JP H0659014A JP 21117892 A JP21117892 A JP 21117892A JP 21117892 A JP21117892 A JP 21117892A JP H0659014 A JPH0659014 A JP H0659014A
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satellites
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combination
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satellite
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JP21117892A
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English (en)
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Seiji Ishikawa
川 誠 司 石
Yuichi Murakami
上 裕 一 村
Tomohiro Yamamoto
本 知 弘 山
Toshimitsu Oka
俊 光 岡
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衛星の配置によらない誤差も考慮して衛星の
組み合わせを行う。 【構成】 衛星の配置による1σ誤差量DOPを求め
(ステップ32)、衛星の配置によらない1σ誤差量U
EREを求め(ステップ33〜39)、DOPとUER
Eの積算値から誤差指標を求め(ステップ40)、求め
た誤差指標の低い衛星の組み合わせを選択する(ステッ
プ43)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GPSの衛星の組み合
わせ方法に関し、移動体の現在位置や進行方向の測定に
利用できる。
【0002】
【従来の技術】GPS(Global Positioning System )
は、複数の人工衛星からの電波を受信し、移動体の位置
等を測位するものである。このGPSを利用する場合、
2次元測位の場合には3個、3次元測位の場合には4個
の衛星からの受信が必要である。衛星は、システム完成
時に全部で24個が地球上を周期的に周回することにな
っている。日本上空では1度に最大8個の衛星が存在す
るようになる。衛星の組み合わせは 83 又は 84
り考えられるが、これらの組み合わせのうちから障害物
等の影響を受けずに利用出来き、測位精度の良い組み合
わせを短時間に選択できれば、安定した連続な測位を可
能にできる。
【0003】米国のNAVIGATION:Jounal of Institute o
f Navigastion 誌のVol.31,No.1,Spring 1984 に掲載さ
れた「A Satellite Selection Method and Accuracy fo
r the Global Positioning System 」という文献に記載
された技術によれば、 衛星の組み合わせを1組選びだし、 選びだした組み合わせについて、誤差指標をDOPの
みを考慮して計算し、 上記で選びだされた組み合わせの内、誤差指標が最小
となる組み合わせが利用可能であるかを判定し、 利用可能と判定された衛星の組み合わせを使用して現
在位置を測位する、方法を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記技術においては、
ステップにおいて誤差指標をDOPのみを考慮して計
算している。DOPは衛星の配置の組み合わせから得ら
れるものであるが、衛星自身には内部の誤差があり、こ
れはSVaccuracyとして放送データにのせられる。衛星
の内部の時計の誤差や軌道のずれ等により、衛星の送信
する放送データ自身の誤差が大きいときには、DOPの
みを考慮して組み合わせを決定すると、得られた現在位
置等の情報も誤差量の大きなものになってしまう。
【0005】また、DOPのみを考慮した誤差指標が最
小となる組み合わせは、障害物等の影響を受けやすく、
頻繁に中断する不安定な測位となり、現在位置を連続し
て出力することが困難になる。
【0006】そこで本発明においては、衛星の配置によ
らない誤差も考慮して衛星の組み合わせを行うことを課
題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明においては、衛星の配置による1σ誤
差量DOPを求め、衛星の配置によらない1σ誤差量U
EREを求め、DOPとUEREの積算値から誤差指標
を求め、求めた誤差指標の低い衛星の組み合わせを選択
するようにした。
【0008】また、請求項2の発明においては、前に衛
星の配置によらない1σ誤差量UEREを求めるステッ
プを、組み合わせされた複数の衛星の内最悪のSVaccu
racyを有する衛星からUEREを求めるようにした。
【0009】
【作用】上記手段によれば、衛星の配置による1σ誤差
量DOPと、衛星の配置によらない1σ誤差量UERE
から誤差指標が求められ、誤差指標が低い衛星の組み合
わせが選択される。
【0010】尚、衛星の組み合わせによる誤差指標を求
める際、組み合わせに含まれる複数の衛星それぞれから
SVaccuracyが得られる。このため、誤差指標を求める
には、SVaccuracyの平均値からUEREを求める、そ
れぞれの衛星のUEREを求め平均を取る、複数の衛星
のSVaccuracyの内最大(最悪)のSVaccuracyを選択
して最大(最悪)のSVaccuracyからUEREを求め
る、複数の衛星のUEREをそれぞれ求めて最大値(最
悪値)を選択する、等の方法があるが、請求項2に記載
したように、複数の衛星のSVaccuracyの内最大(最
悪)のSVaccuracyを選択して最大(最悪)のSVaccu
racyからUEREを求める方法が最も短時間に計算でき
てよい。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0012】本実施例では、常に8個の衛星について任
意の4個の衛星の組み合わせから誤差指標を求め、最適
な組み合わせを選び、3次元測位を行う例を示す。
【0013】図1は本発明の実施例である。アンテナ1
0および受信機11は人工衛星から放送データを含む電
波を受信する。コントローラ12は放送データから必要
なデータを読み取り、人工衛星までの疑似距離を測定
し、現在位置を演算して出力する。
【0014】コントローラ12のフローチャートを図2
に示す。測位解の演算はタイマー割込により所定の周期
で行われる(タイマー割込1)。演算された測位解は変
数Anに代入される(ステップ22)。また、測位解A
nの出力もタイマー割込により所定の周期で行われる
(タイマー割込2:ステップ23)。メインルーチンに
おいて、ステップ20では、誤差指標を求め、誤差指標
が最小となるような衛星の組み合わせを選択する。ここ
では、上空に存在する8個の衛星のうち、4個の組み合
わせを1組選びだす。尚、2次元測位を行う場合には、
8個中3個の組み合わせとすればよい。また、選んだ1
組の組み合わせの誤差指標を求める。誤差指標は、その
組み合わせで測位した場合に予測される誤差とする。誤
差指標は、衛星の配置から計算される指標であるDOP
(Dilution Of Precision :精度劣化係数)と、衛星の
配置によらない指標であるSVaccuracy(個々の衛星の
内部状態等から、その衛星1個が測位に及ぼす影響を計
算した指標)の両方を考慮して算出する。そして、この
誤差指標が最小となる衛星の組み合わせを選択する。
【0015】本ステップの詳細は後述する。
【0016】ステップ21では、選択された衛星が利用
可能であるか否かを判断する。利用可能であれば、ステ
ップ24に飛び、衛星の内部状態及び配置に変化があっ
たか否かを判断する。変化が一定量以上なければ、ステ
ップ24を繰り返す。測位解の演算と出力はタイマー割
込により行われるため、衛星の内部状態及び配置に変化
がなければ同じ組み合わせを使用し、測位を中断するこ
となく続行できる。ステップ24にて衛星の内部状態及
び配置に変化があった場合、ステップ20に戻り、再
び、最適な組み合わせを選ぶ。ただし、新しい組み合わ
せが採択されるまでは現在の測位を続ける(同時進
行)。
【0017】前記ステップ21にて、選択された衛星が
利用できないと判断されたときには、ステップ25で所
定の待ち時間が経つまではステップ21に戻り、所定の
待ち時間の経過後にステップ26へ分岐する。ステップ
26では、衛星の内部状態及び配置に変化があったか否
かを判断して、変化が一定量以上なければ、ステップ2
7へ分岐する。ステップ27では、今まで利用できない
と判断された組み合わせを消去し、ステップ20に戻
り、再び最適な組み合わせを選ぶ。ステップ26にて衛
星の内部状態及び配置に変化があった場合、ステップ2
0に戻り、再び、最適な組み合わせを選ぶ。
【0018】次に、前述のステップ20の詳細を図3を
参照して説明する。まず、ステップ30にて、変数iに
1を設定する。次に、ステップ31にて、i番目の組み
合わせを選択し、データを得る。ステップ32にて、衛
星の配置による1σの水平誤差であるHDOPを演算す
る。尚、このステップの詳細は後述する。次に、変数j
に1を代入し(ステップ33)、i番目の組み合わせの
中でj番目の衛星を選択する(ステップ34)。次に、
ステップ35にて、選んだj番目の衛星のSVaccuracy
の値を変数Njに代入する。尚、SVaccuracyの値は1
から15までの値をとる。SVaccuracyの値が小さい
程、誤差が少なく、SVaccuracyの値が15の時、予測
不能を示す。SVaccuracy=15を含む組み合わせは使
用しない(ステップ35−1)。この後、jを1だけイ
ンクリメントし(ステップ36)、jが4を越えるまで
ステップ34〜36を繰り返す(ステップ37)。これ
により、i番目の組み合わせの中で1,2,3,4番目
の衛星のSVaccuracyの値がそれぞれN1,N2,N
3,N4に代入される。ステップ38では、このN1,
N2,N3,N4の最大値を取り、変数Nに代入する。
ステップ39では、変数Nを基に、衛星の配置によらな
い1σ誤差量UEREを求める。
【0019】ここでUEREの求め方を説明する。UE
REはGPSシステムに存在する各種の誤差要因の2乗
平方和で表される。誤差要因には次表のようなものがあ
る。
【0020】
【表1】
【0021】ここで、表中のSAで○により示されてい
る項目は意図的劣化を示すものであり、その程度は、放
送データ(SVAccuracy)で示され、URA(User Ran
ge Accuracy )の指標となる。URAはSVAccuracyの
値N(0≦N≦15)に応じて次式のように定義され
る。
【0022】
【数1】 N=15は予測不能を示す。また、UEREは、URA
を用いて次式のように求められる。
【0023】
【数2】 UERE(m) = (URA2 + Σ(意図的劣化以外の値)2 1/2 = (URA2 + 119.7)1/2 したがって、UEREはSVAccuracyの値Nに応じて、
次表のようになる。
【0024】
【表2】
【0025】ステップ39では、表2に基づいて、Nか
らUEREを求めればよい。
【0026】これまでのステップによりHDOPとUE
REが求まる。そこで、ステップ40ではHDOPとU
EREを積算し、i番目の組み合わせの誤差指標Eiを
得る。ステップ41ではiを1だけインクリメントし、
iが 83 を越えるまで繰り返す(ステップ42)。こ
れにより、全ての衛星の組み合わせに対して誤差指標が
得られる。ステップ43では、この誤差指標が最小とな
る組み合わせを選ぶ。
【0027】次に、図3のステップ32のHDOP演算
ステップの詳細を図4に基づいて説明する。受信点から
i番衛星に向かう単位ベクトルeiは、疑似距離を演算
することより求まる。
【0028】
【数3】ei=[Xi Yi Zi] このeiから次の行列Piを得る。
【0029】
【数4】Pi=[Xi Yi Zi 1] 更に、i=1〜4の衛星のデータを用い、誤差距離の行
列Gを得る。
【0030】
【数5】G=[P1 P2 P3 P4 ]T この行列Gから(GT G)-1を求め、次式により共分散
行列に当てはめる。
【0031】
【数6】
【0032】測位精度の評価指標はこの共分散行列の対
角要素から求まる。2次元測位では1σ誤差量HDOP
は次式のようになる。
【0033】
【数7】HDOP=(σxx2 +σyy2 1/2 3次元測位では1σ誤差量PDOPは次式のようにな
る。
【0034】
【数8】PDOP=(σxx2 +σyy2 +σzz2 1/2 2次元測位を行う場合にはHDOPを用い、3次元測位
を行う場合にはPDOPを用いるとよい。
【0035】このように、本実施例においては、衛星の
配置による1σ誤差量DOPを求め(ステップ32)、
衛星の配置によらない1σ誤差量UEREを求め(ステ
ップ33〜39)、DOPとUEREの積算値から誤差
指標を求め(ステップ40)、求めた誤差指標の低い衛
星の組み合わせを選択する(ステップ43)。したがっ
て、より現実的な誤差が求められる。DOPのみを考慮
した誤差指標が最小でSVAccuracyをも考慮した誤差指
標が最小とならない衛星の組み合わせは、始めから利用
可能かどうか判定するまでもなく、別の組み合わせを選
択できる。つまり、DOPのみを考慮した誤差指標が最
小の組み合わせで障害物等の影響を受けやすく頻繁に中
断するような位置にある場合の測位や、組み合わせにつ
いて判定する時間の無駄を防止できる。よって、より短
時間に誤差の少ない連続した測位をすることができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
おいては、衛星の配置による誤差だけでなく衛星の配置
によらない誤差も考慮して衛星の組み合わせを決定する
ため、衛星の組み合わせの変更回数を低減できる。
【0037】また、請求項2の発明においては、複数の
衛星のSVaccuracyの内最大(最悪)のSVaccuracyを
選択して最大(最悪)のSVaccuracyからUEREを求
めるため、短時間に計算ができ、より連続した測位を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック構成図
【図2】本発明の実施例のコントローラのフローチャー
【図3】本発明の実施例のコントローラのサブルーチン
のフローチャート
【図4】本発明の実施例のコントローラのサブルーチン
のフローチャート
【符号の説明】
10 アンテナ 11 受信機 12 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 俊 光 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 衛星の配置による1σ誤差量DOPを求
    めるステップ、 衛星の配置によらない1σ誤差量UEREを求めるステ
    ップ、 DOPとUEREの積算値から誤差指標を求めるステッ
    プ、 求めた誤差指標の低い衛星の組み合わせを選択するステ
    ップ、を備えるGPSの衛星の組み合わせ方法。
  2. 【請求項2】 前記衛星の配置によらない1σ誤差量U
    EREを求めるステップは、組み合わせされた複数の衛
    星の内最悪のSVaccuracyを有する衛星からUEREを
    求めることを特徴とする請求項1記載のGPSの衛星の
    組み合わせ方法。
JP21117892A 1992-08-07 1992-08-07 Gpsの衛星の組み合わせ方法 Pending JPH0659014A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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